第3章高架桥的基础工程施工

第一节明挖扩大基础施工4.1旱地基础的基坑开挖4.2水中地基的基坑开挖4.3基底检验与处理4.4基础施工

桥梁基础：

浅基础——浅平基——明挖（扩大）基础

桩基础沉井（沉箱基础）管柱基础地下连续墙深基础预制桩、就地灌筑桩；沉入桩、钻（挖）孔桩4.1旱地基础的基坑开挖⑴

坑壁不加固的基坑垂直开挖

土质湿度正常，结构均匀深度松软土0.75m，中密1.25m，密实2.0m;放坡开挖坑壁土

坑壁坡度

基坑顶缘无载重

基坑顶缘有静载

基坑顶缘有动载

砂土类1∶11∶1.251∶1.5

碎石类土1∶0.751∶11∶1.25

黏性土、粉土1∶0.331∶0.51∶0.75

极软岩、软岩1∶0.251∶0.331∶0.67

较软岩1∶01∶0.11∶0.25

极硬岩、硬岩1∶01∶01∶0基坑坑壁坡度表注：坡度＝坡的高度与坡的水平距离之比

基坑开挖注意：②边坡稳定③不中断人工或机械施工弃土、动载开挖、砌筑、回填、夯实①防水反坡、截水沟⑵

坑壁加固的基坑使用条件：坑深、土方量大、场地窄、土松、水大。加固方式：挡板支撑、喷射混凝土、混凝土围圈等。横挡板支撑竖挡板支撑框架式大面积基坑支撑

喷射混凝土构造与施工要求：现浇混凝土围圈基坑垂直开挖，自上而下，逐段立模灌筑混凝土，壁厚8～15cm，每层高1.0～1.5m，24h拆模4.2水中基础的基坑开挖围堰要求：满足基础施工要求；防水性好；满足强度和稳定要求；堰顶在水位以上0.5m；对河床断面压缩小围堰形式：土、石围堰、草（麻）袋围堰、钢板桩围堰、钢筋混凝土板桩围堰、套箱围堰和木（竹）笼围堰。土围堰、土袋围堰、竹笼片石围堰、堆石土围堰

适用：水深≤2.0m,V＜0.3m/s,河床渗水小。构造：稳定性要求顶宽b≥1.5,外坡1∶2,内坡1∶1。施工:黏性土填筑,由上游至下游合龙。(1)土围堰⑴土石围堰适用：水深≤3.0m,V＜1.5m/s,河床渗水小。构造：顶宽1~2m,外坡1∶0.2~1∶

0.5,内坡1∶0.5~1∶

1施工:黏性土填心,袋装松散土60%;错缝搭长1/3~1/2。(2)土袋围堰⑶钢板桩围堰

性能

适用

结构强度大、防水性好、能穿透砾石、卵石层、软岩、风化岩

水深4~8m，软岩最好，堰深20m整体无底钢围堰方形钢壳围堰钢壳围堰就位下沉主桥墩采用28m直径双壁钢围堰加16根直径3m钻孔灌注桩基础，具有较高的防船舶撞击能力。黄石长江大桥

⑸基坑排水

排水方法：集水排水、井点法降水

集水排水法抽水设备：渗水量约1.5～2.0倍优点：设备简单，费用低；缺点：黏聚力小的土中易涌沙井点降水法类型:抽水:轻型井点、喷射井点、射流泵井点、深井泵井点真空泵、离心泵、多级离心泵或独立泵

水中挖基抓土斗、空气吸泥机、水力吸泥机4.3基底的检验和处理⑴基底检验主要内容基底平面位置、尺寸大小、基底标高；基底处理及排水情况

地质情况；基底处理岩层基底

碎石类或砂类土层

黏性土层

泉眼未风化岩面清除干净；风化岩面按基础尺寸凿除。承重面修理平整；砌筑前铺一层水泥砂浆。天然状态铲平；或向基底夯入10cm碎石。堵排处理，不泡基础。软弱地基的处理碎石层4.4基础施工基础砌筑干地基上砌筑

排水砌筑水下混凝土封底，再排水砌筑封底混凝土的最小厚度：浮筒的自重不被浮起；简支板有足够强度基础施工第二节挖孔灌注桩及沉井基础施工2.1挖孔桩基础施工2.2沉井与沉箱基础施工2.1挖孔桩基础施工成孔工艺施工要点同一墩身各桩应对角开挖，先中后边；孔深大于10m或CO2浓度超过0.3％时，应有通风设备；支护随地质条件而定，应高出地面。挖孔灌注桩及沉井基础施工人工挖孔灌注桩基础施工挖孔灌注桩及沉井基础施工人工挖孔灌注桩基础施工混凝土孔壁支护

砖砌孔壁支护

挖孔灌注桩及沉井基础施工灌注施工现场砼灌注

2.2沉井与沉箱基础施工概述沉井构造示意下沉方法纯自沉沉井工法压入式工法SS沉井工法SOCS沉井工法是桥梁工程中广泛采用的一种无底无盖，形如井筒的基础结构物。沉井在施工时作为基础开挖的围堰，依靠自身重量，克服井壁摩阻力逐渐下沉，直至到达设计位置。同时，沉井经过混凝土封底，并填充井孔后成为墩台的基础

沉井江阴长江公路大桥北锚沉井

沉井特点优势：埋置深度大、整体性强、稳定性好、刚度大、承载力大、工艺简单、施工简单

劣势：下沉时如果遇到障碍物，会影响施工。不适用于岩层面倾斜过大的地方。沉井类型（钢筋）混凝土沉井、钢沉井、竹筋混凝土沉井

施工准备

场地平整或筑岛

安装支撑排架及底模

绑扎钢筋

灌注底节砼及养生

立内模

拼装钢刃脚

铺垫

抽垫

基底清理

接高

下沉

封底

井内填充及灌注顶盖板

立外模

施工工序

⑴场地准备要求场地平整，地面与岛面有一定承载力，否则换填打砂桩①无水场地②浅水场地：③深水场地：无围堰土岛草袋、石笼围堰筑岛、钢板桩围堰筑岛⑵底节沉井的制造工序：

场地整平夯实、铺设垫木、立沉井模板及撑、绑扎钢筋、浇注混凝土、拆模等。①铺垫木与刃脚周边垂直②立模板绑钢筋③

浇注混凝土、养生④拆模及抽垫

有较好的刚度。

四边均匀浇注；底节强度100％，其余70％可下沉。

混凝土强度达2.5MPa以上拆模混凝土强度达设计要求抽垫。

拆模顺序：井孔模板、外侧模板、隔墙支撑及模板、刃脚面支撑及模板

抽垫顺序：内壁下、短边下、长边下对称同步。长边下是隔1根撤1根，最后以定位桩为中心由远而近对称撤除。⑤土内模制造沉井刃脚⑶沉井下沉下沉施工接筑沉井和井顶围堰挖孔灌注桩及沉井基础施工沉井与沉箱基础施工大型沉井下沉施工中大型钢壳沉井制作现场九江长江大桥九江长江大桥，座落在江西省九江市和湖北省黄梅县宽阔的长江江面上，是我国铁路南北通道京九线和公路干线105国道跨越长江的重要桥梁，也是90年代中期长江上规模最大的公、铁两用桥梁。九江桥的建成，是继武汉长江大桥和南京长江大桥之后我国建桥史上又一个新的里程碑。大桥1997年10月建成。由中铁大桥局负责设计施工。九江长江大桥简介九江长江大桥，始建于1973年12月，由铁道部大桥工程局勘察设计，第215桥梁工程处组织施工。是继武汉长江大桥之后，我国在长江上建造的第八座大桥，也是我国目前最长、工程量最大的铁路、公路两用桥。无论是桥的设计、施工工艺，还是新型建筑材料的使用等方面，都反映了我国迄今最先进的建桥水平。整个大桥设计新颖，造型优美，工艺独特，雄伟壮观。大桥铁路引桥采用的无碴无枕预应力箱形梁，在我国建桥史上还是第一次。主河槽216米宽的大跨度，也居全国桥梁之首。

桥梁结构九江长江大桥于1991年底建成，是京九铁路和合九铁路的“天堑通途”，为双层双线铁路、公路两用桥，铁路桥长7675米，公路桥长4460米，其中江上正桥长1806米，10个桥墩，11孔钢梁，不论长度和跨度为160米的普通钢桁梁外，主航道为三孔刚性桁、柔性拱，桁高16米，跨度为180米，中间一孔最大夸度达216米，最大知高32米。采用十五锰钡钒氮高强度低合金钢种制造，钢板最大厚度为56毫米，并用直径27毫米的高强度螺栓铆接钢梁杆件。目前九江大桥不仅是中国，而且是世界最长的铁路、公路两用的钢桁梁大桥，既是我国南北交通的大动脉，又是九江最引人注目的新旅游景点。桥梁组成九江长江大桥由正桥和南北两岸的公路、铁路引桥组成。正桥公路在上层，三大拱范围外，行车道宽14m，两侧各设宽2m的人行道；三大拱部分，行车道11m，拱外侧各设3.75m的机动车道及1m宽的人行道。铁路在下层，双线间距4.2m。铁路为中-活载（检算预应力箱梁为中-26级）；公路按汽-20设计，挂-100验算；人群为3.5KN/m2。通航净空高度24.0m，净宽160.0m，按3孔布置。地震按设计烈度7°设防。正桥钢梁共11孔，所有钢梁均为栓焊结构。正桥全长1806.712m，江中10个桥墩，两岸各1个桥台，铁路引桥南岸1428.444m；北岸4440.934m，铁路部分全长7676.09m。引桥均采用40m的无碴无枕预应力混凝土简支箱梁。每孔2片箱梁。公路引桥南岸引桥长1347.02m，北岸引桥长1306.389m，公路部分引桥长4460.122m，均为40m预应力混凝土T梁，每孔8片。

1992年，九江大桥公路桥正式建成通车，1995年大桥铁路桥贯通。大桥全线通车后，成为京九铁路的枢纽，对加强我国南北交通运输，促进华东、中南经济建设、文化交流和旅游事业都具有重要的战略意义。九江长江大桥北岸是湖北省黄梅县的小池镇，南岸位于九江市区的白水湖，现已成为游客观光的一个新景点。大桥附近有琵琶亭、锁江楼塔，相映成趣。[广东洛溪大桥广东洛溪大桥洛溪桥位于广州市南郊，跨珠江。是当时国内最大的预应力混凝土连续－刚构桥。桥总长１９１６．０４ｍ，宽１５．５ｍ。要求通航净高３４ｍ，净宽１２０ｍ，主桥分跨为６５＋１２５＋１８０＋１１０(ｍ)，最大跨度１８０ｍ，根部梁高１０ｍ，合主跨的１／１８，跨中梁高３ｍ，合主跨的１／６０。桥宽１５ｍ。主梁采用单箱单室，并采用大吨位的ＶＳＴ群锚锚固系统，张拉力４２７５ｋＮ，为当时国内之最大者；预应力钢丝束最大长度逾１９０ｍ；采用三向预应力配筋，悬臂浇筑施工。主孔桥墩采用双壁式薄壁空心墩，壁厚５０ｃｍ，具有较小的抗推刚度。墩外设国内首创的人工岛以防船舶撞击，岛呈喇叭形，顶部直径２８ｍ，底部直径２３ｍ，全高２０ｍ。该桥引桥甚长，总长度有１３７６．２４ｍ，按经济跨度分孔，有１６ｍ、３２ｍ两种，因此全桥单位面积造价很低。于１９８８年８月建成通车。广东省公路勘察设计院、交通部公路规划设计院设计，由原广东省公路工程处（现广东省长大公路工程有限公司）施工。

1990年优质工程银质奖

1991年交通部优质工程一等奖

1993年评为全国改革开放十大公路工程之一

2000年中国首届土木工程（詹天佑）大奖

常德沅水大桥常德沅水大桥常德沅水大桥位于常德市城区国道207线和国道319线的交汇处,跨越沅水,该桥西通黔、滇，北达鄂、陕。该桥由湖南省交通规划勘察设计院设计。1981年12月，交通部批准修建常德沅水大桥初步设计是斜拉桥方案。1982年第2阶段设计时，除原报方案外，曾就7个不同的斜拉桥方案作了比较。1983年4月，再次上报3个设计方案。1983年5月，交通部重批初步设计，同意将1981年原批准的斜拉桥方案改为主桥为84+3*120+84米的5孔预应力混凝土单箱室连续梁方案。大桥桥型为预应力钢筋混凝土箱型连续梁桥，其孔径自南向北的布置是：7×25+84+3×120×+84+4×25+35×16+3×13，共54孔，全长1408米。常德沅水大桥5孔主跨为预应力连续梁，两岸引桥分别设7孔和4孔25米预应力混凝土简支T梁。北岸在T梁外设38孔16米和13米的引桥，采用先张法预应力混凝土简支空心版，下部构造为双柱式墩，通航水位最高为39.8米，桥下净空8米；桥面宽：（15+2×2米）净宽19米；设计荷载：汽—20级，挂—100级，人群350公斤/平方案；地震设计烈度：7度；通航标准：4级航道；桥面纵坡：主桥1.8%,引桥1.4%;桥头北端引道长6.08公里,南端引道长7.27公里,均不低于二级公路技术标准。为配合城市景观，在北岸常德市区防洪堤处，桥面拓宽54米，其中行车道21米，两侧各设置宽16.5、长31.3米的平台,台面有雕塑2尊。位于主河漕中的4个主墩基础，采取用直径16米，高18米的双层钢围堰沉井施工。1号、2号墩基础为直径13.2米的圆形扩大基础，基底嵌入岩层1.2—2米。3为直径13.2米的圆形扩大基础，基底嵌入岩层1.2—米。3号、4号墩基础为高桩承台，均以7根直径分别为2.4米与2.5米的桩，嵌入岩层分别为15米与11米，承台圆形直径为14米，大桥资金总概算为3977.7万元，其中交通部投资1200万元，省财政拨款1000万元，余为省公路养路费。全部工程用工130万工日，钢筋材6878吨，水泥2.033万吨，木材3274立方米，沥青480吨。黄石长江大桥黄石长江大桥黄石长江大桥位于长江中游的湖北省黄石市，是国家公路干线上海至成都312国道上的特大型桥梁，是一座预应力混凝土连续刚构桥。该桥全长2580.08米，主桥长1060米，分跨为162.5+3x245+162.5(米)，系一5跨预应力混凝土连续-刚构桥，跨度与联孔长度均很大。桥宽20m，其中机动车道宽15m，非机动车道各宽2.5米设于两侧。黄石岸引桥长840.7米，由连续箱梁桥和桥面连续简支T型梁桥组成；浠水岸引桥长679.21米，由桥面连续简支T型梁桥组成。主桥墩采用28m直径双壁钢围堰加16根Φ3米钻孔灌注桩基础，具有较高的防船舶撞击能力。通航净空200x24米，可容5000t单体轮船或32000t大型船队上下通航。安徽铜陵长江大桥铜陵长江大桥位于铜陵市羊山矶下游600米处，距大通镇约5公里，是徐州屯溪南北贯通线跨长江的特大桥梁。铜陵长江大桥2010年5月12日铜陵长江大桥3号主墩首节钢沉井日前吊装下水，这标志着大桥正式进入施工阶段。铜陵长江大桥造价37亿元，主桥主跨630米，是世界最大跨公铁两用斜拉桥，计划2014年3月建成完工。铜陵长江大桥正桥全长16.719公里，由北引桥、跨江主桥和南引桥组成。主桥为公铁两用大桥，全长1290米，主跨630米，为两塔五跨钢桁梁斜拉桥。铜陵长江大桥建设规模宏大，堪称世界一流桥梁。该桥具有以下特点：一是设计速度高，列车设计时速250公里/小时，预留350公里/小时。二是设计荷载重，桥梁同时承担合福铁路双线荷载、合庐铜铁路双线荷载以及六车道高速公路荷载，设计荷载重量在大跨度高速桥梁中位列前茅。三是主桥跨度大，主跨630米在同类型桥梁中位列世界第一。四是施工难度大，3号主塔墩沉井体积大，位于近50米的深水区，水流速度大，沉井着床定位精度及沉井取土下沉难度大；4号主塔墩55根直径2.8米钻孔桩桩长101米，桩基嵌入岩层30米，桩数多、钻机多、直径大、入岩深，施工组织难度大；钢梁悬臂架设跨度大，合龙难度大。五是技术含量高，3号主塔墩钢沉井竖向分节段在工厂制造，现场整节段对接接高，对超大体积钢沉井节段的制造精度有严格要求；钢桁梁采用桁片式架设新方案，单个桁片长30米，重达300吨，桁片对接接点多，重量大，对架梁设备和桁片的制造精度提出了新的挑战。六是工期紧，合同要求35.5个月满足铺轨。日本横滨港湾大桥横滨港湾大桥横滨港湾大桥（日语：横浜ベイブリッジ，英语：YokohamaBayBridge）是位于日本神奈川县横滨市，长860m（中央支间长460m）的斜张桥。设计上参考了名港西大桥的方案。名称模仿旧金山的港湾大桥。制限速度为80km/h。（上层部）连接（中区）与（鹤见区）、上层部是首都高速道路湾岸线、下层部是国道357号。大黒头侧的桥脚道路下设有展望台与游歩道“SkyWalk（スカイウォーク）”（收费）、可以观看到大型客船通过时的迫力与风景。此桥是港湾物流输送的重要路线。建设的目的、是要消解高度经济成长期时恶化的横滨市街地交通。

1980年11月着工

1989年9月27日开通

2004年4月24日下层部分的国道357号开通（暂定2车线）第三节桩基础施工3.1沉入桩基础3.2钻孔灌注桩施工工序

混凝土桩的预制桩的堆放与起吊方法锤击振动射水静压沉管灌注

施工方法备注：振动、沉管灌注在后面详细解释介绍

单打汽锤震动打桩机沉管内不进水和泥、沉管内保持2.0m混凝土，严格拔管速度。斜桩

垂直桩

1％倾角正切约15％施工要点沉管灌注桩沉桩允许误差

水中桩基的施工

（1）钢板桩围堰法（2）吊箱围堰法（3）打桩船法（4）套箱式模板修筑承台先围堰后沉桩，先沉桩后围堰顺序：搭设平台打钢板桩装支撑水中挖土沉桩水下混凝土封底抽水筑承台。有底套箱

套箱式模板修筑承台驳船起吊脚手支架起吊

施工主要工序：

⑴准备工作

场地准备

旱地：

浅水：

深水：平整、夯实场地围囹法筑岛场地准备埋设护筒制备泥浆钻孔清孔钢筋笼入孔灌注水下混凝土等3.2钻孔桩基础

（2）埋设护筒护筒的作用护筒的埋置深度固定桩位、导向头、隔离地面水、保护孔口、提高水位。

黏土、粉土

砂土土岛护筒顶护筒厚度钢4～8mm钢筋混凝土：

8~10cm地下